新疆康家石门子岩画病害调查及保护措施

郑云峰，谌文武，张景科

（1.西部灾害与环境力学教育部重点实验室，甘肃 兰州 730000；2.兰州大学土木工程与力学学院，甘肃 兰州 730000)

0 引言

新疆康家石门子岩画位于东经 86°19′20″,北纬43°51′，在昌吉州呼图壁县西南75 km的天山中。经红山口沿雀儿沟南行，过伊尔尕勒萨依即抵达海拨1500多米的岩画处。岩画位于距地面10 m高的陡峭山腰上，平整的岩面约220 m2，雕刻着300余人，大者有2.04 m，小的有0.19 m。岩画东西长约14 m，高约9 m，雕刻岩画的面积达120 m2。这样的文化遗存，在欧洲、美洲及亚洲其他地方都没有,可以说是世界唯一的[1-2]。

石门子岩画是三千年前天山北麓早期土著牧民祈求生殖繁衍、氏族兴旺的祭祀圣地，是先民们崇拜、信仰、生活和娱乐活动的真实写照，是原始人雕刻技术和造型艺术成就的反映，内涵极为丰富，具有较高的学术价值。表现了原始社会后期的生殖崇拜，被称为“天下第一岩画”[3]。

1 岩画的主要病害状况

康家石门子岩画属于单斜砂砾岩山体岩雕石刻，虽然部分图像仍然保存较好，但经过3000多年历史的变迁，在地质因素与自然环境因素（光照、大气降水、温度、湿度等）作用下，岩画产生了各种病害。

1.1 岩画病害现场勘查

（1）差异风化。整个山体分层明显，砂岩与砂砾岩交互分布，由于两种岩体的抗风化能力不同，产生了凹凸不平的山崖体。

（2）冲沟发育。山崖面上发育宽窄、长度各异的冲沟，且较宽较深，而岩画就位于两个比较大的冲沟中间，这样对岩画和周围的岩体稳定性产生较大影响。

（3）裂隙的发育。整个岩画区有很多条裂隙，其中有几条比较大的贯通性卸荷裂隙位于岩画中心，对岩画的整体稳定性产生致命性的影响，有可能使岩画表面岩体产生剥落。

（4）雨水冲刷。大气降水汇集后冲蚀岩画表面，使其变为褐红色、褐色，色彩暗淡。

（5）岩画区位于砂岩与砂砾岩交错成层状分布地段，有面状、条状各异的蜂窝状孔洞在砂砾岩层分布。

（6）岩画中出现岩块片状剥落的现象，掉块多集中于裂隙密集的地方。

（7）牛羊粪便的堆积对岩画下方产生污染。

（8）人为的破坏。由于早期人们对岩画的认识不足，岩画周围岩面有很多后来人的乱刻乱花现象。具体病害如图1所示。

图1 岩画山体与岩画病害Fig.1 The cliff and diseases in the rock paintings area.

1.2 多道瞬态面波勘测法病害调查

利用面波法对岩画区进行了重点的探测。由于本次勘探要求深度不大，需要反映浅部较高频信息，而且位于岩画区，故选用38 Hz的检波器，采样点数512个，震源方式采用2.5磅锤激振。为避免丢失瑞利波某一频段的信息，采用全通档滤波方式；为增强激发信号，提高信噪比，大锤激振采用3次叠加。最终处理选用能量强、干扰小、信噪比高的记录作为测点的面波数据。

从图2中可以看到：

（1）探测的深度约为2 m，较好地反映地层特征。

图2 面横波波速构造图Fig.4 The structural map of transverse wave velocity.

（2）波速从上往下依次增大，反映地层的连续反映低层得连续性相对较好。

（3）从表面往内部2 m范围内波速出现波动，出现红色条带状波速较低区域，此处可能含有软弱夹层或者裂隙。

2 病因分析

2.1 雨水冲刷

康家石门子岩画立壁岩体主要由侏罗纪砂砾岩和砂岩交错地层组成。临空的岩画都集中于内凹的立壁上，大气降水不可能直接击打画面，主要通过冲沟、裂隙渗漏侵蚀画面。这些垂直于地面的冲沟和裂隙发育的很成熟，大小不一、形态各异，岩画正好位于两条主要冲沟中间。岩画的正上方还有很多雨水降落下来时形成的横向冲蚀沟槽，很容易流下来影响岩画。

在红色砂砾岩层中有不少石灰岩砾石和碳酸钙胶结物，被水溶解后常形成一些溶沟和溶洞，这些沟槽的形成一方面加重了雨水冲刷岩画的可能，另一方面造成了局部岩体的不稳定。雨水通过冲沟、沟槽向下流淌，然后经过各个裂隙形成连通，这样很容易侵蚀岩画。

常温、常压下大气中的二氧化碳、水、碳酸盐矿物的相互作用产生化学侵蚀，水对可溶性盐产生溶蚀，带有溶蚀产物的水随着水气蒸发产生CaCO3沉淀析出，久之便形成灰白色或者黑色斑痕。

岩画表面的胶结物在太阳光照射、干燥天气或者寒冷的条件下，热胀冷缩开裂起翘并脱落。在各种风化营力的作用下，岩石也出现不同程度的片状剥落现象。

2.2 风化作用

在岩画立壁中的水是微生物风化作用必不可少的介质环境，有了充足的水源微生物就能进行酸解、碱解、络解和还原作用。微生物风化作用会使岩石潮解酥软，另外岩体断裂构造发育形成的节理经交切组合形成分离体，分离体在风化、重力和水的作用下生成掉块。这就是为什么我们着重注意的地方在裂隙附近，因为裂隙能够导水并存水[4-6]。

2.3 卸荷裂隙

大量的裂隙形成卸荷裂隙，这些裂隙有很多就是长期岩体构造作用形成，还有很多掉块造成岩体压力的重分布也会造成一些软弱带的岩体开裂，形成新的裂隙。同时水分也为裂隙提供了良好的发育条件。裂隙增大会使画像连体分离更为严重。

3 岩画的防护与加固措施

经过我们的勘查分析以及地震情况调查，目前整个山体处于稳定状态，岩画区整体稳定性还好，不过不进行岩画整体区域及破裂区的加固措施，岩画的边坡稳定性及岩画的保存现状都将受到很大的影响。

3.1 前期加固措施及其成效

国家、自治区和呼图壁县人民政府对康家石门子岩画的保护工作十分重视，1999年国家有关部门将此岩画区列入国家计划维修项目五年储备库，使康家石门子岩画得以有效保护，并建立了保护站，对岩画进行全方位管理保护。

具体的保护措施为：一方面修建了岩画区的围栏，防治人和家畜的随意进入。另一方面就是防雨水的冲刷和裂隙的治理。防水方面主要是开凿排水沟，将雨水引排到岩画两侧绕开岩画（图3），裂隙处理首先对水锈性污染进行科学清理，然后再进行封堵（图4）。这些措施都在一定程度上加固了岩画，缓解了岩画的破坏，但是，未能从根本上解决这些岩画所面临的问题，需要对其进行针对性的、更进一步的保护。

图3 岩画上方的排水沟槽Fig.3 The drainage ditch on top of paintings.

图4 岩画区的裂隙的封堵Fig.4 Sealing fissures on rock painting area.

3.2 国内外岩画保护经验

国际社会对古迹的保护与修复的内容是有严格界定的。保护是指管理一个地区以保持其文化意义的全部过程，包括维护、保存、修复、重建及改建等方面的内容，但一般来说更偏重于古迹的维护、保存和保养等管理方面的工作；而修复、重建及改建则属于工程修缮的范畴。各国文物保护管理的一条重要经验是加强对古迹的日常维护和保养。对此，《中华人民共和国文物保护法》和国际文物保护宪章都做了相关规定[7]。

我国所谓的“岩画”，实际上可分为“岩刻”和“岩画”两类。岩刻是指用不同工具刻划或磨刻岩石表面来表现形象的岩石艺术；岩画是指用矿物颜料涂绘于岩石表面来表现形象的岩石艺术。按岩画所处的地理环境的不同又可分为崖壁画和洞穴画。对于岩刻风化问题的研究保护，国内已由多个地方进行实践。例如镇江焦山摩崖石刻治理工程、克孜尔千佛洞一期加固工程、大足宝顶石刻归安复原技术等等。通常对危岩的治理采用局部锚固、粘结、灌浆的方法给予固定，对陡崖边坡的加固采用排水、稳脚、抗滑、锚固、支档、补强、消塌等综合治理手段。岩石风化多是因为裂隙渗水或岩石表面受外界因素（光、温、水、悬浮污染物等因子）造成[8]。通常治理时采用锚固技术、裂隙灌浆技术和喷涂保护涂料技术。由于各地的环境条件不同，使用锚固方法不同，采用的灌浆和喷涂材料及工艺也不尽相同。

3.3 拟采取的加固方法

岩画的病害是多方面的原因造成的，但总的来说主要是地质构造发育和地理环境因素造成的。弄清遗址赋存环境特征是中国西北遗址保护的主要科学技术问题之一。遗址的赋存环境包括地质环境、水环境、气象环境、社会环境等。而岩画的各种病害都是受到遗址所处的工程地质、水文地质及环境诸因素影响而产生的。并且地质构造发育难以控制，且发育过程漫长，对岩画的危害也是一个缓慢的过程。因此对古遗址的保护研究需从已知的赋存环境研究入手，这样才能从根本上解决古遗址的保护问题[9-15]。本文主要采取以下措施进行加固。

（1）防排水。康家石门子位于1300～1800 m之间的低山湿草甸地带，山势平缓，降水较多，应采用疏导、截流、分洪的办法将水引向两侧，或用排水沟将水导入大冲沟，形成以排为主，截排结合。在崖体的顶部设置排导槽，从岩画山顶边缘两侧开排水沟直通山脚；岩画立壁出水口设导水管改变水流路径，防治雨水和雪水的流下；同时在岩画的正上方设置多道导水槽，进一步加强防水效果，和原来的形成一套系统。

（2）裂隙灌浆锚固。对于裂隙拟采用的是灌浆技术，应在分析岩性、气候特征的基础上配置适用于康家石门子岩画的以改性环氧树脂为主剂的灌浆材料，对各种裂隙防漏堵漏。施工时从上向下按落水的先后过程来进行。其中需要注意的是：首先要对裂隙和岩石表面的清理，最好是采用干吹方法，除掉裂隙内壁土杂物，否则影响粘结效果；然后就是表面修补作旧，这个工序十分重要，色调要和原来岩石协调和谐。

（3）不稳定岩块的处理。对不稳定体的处理原则是：对岩画构成危害的、没有保留价值的给予去除；对岩画构成危害的、有保留价值的要用锚固法加固。对于小块的以采取喷锚网支护为宜，也可以在裂缝中插筋方式进行加固。危岩体量大时，要采用预应力高强锚索进行加固，对以崖体直立，高度超过50 cm的体量大且不稳定危岩体，可分别采用锚、灌、托、捆、吊等相结合的综合措施。

（4）人为因素造成影响的处理。清除岩画下方的牛羊粪便；清除乱写乱画；建立健全管理制度，加强对岩画的保护。

3 总结

康家石门子岩画是我国乃至世界上不可多得的珍贵文化遗产，目前产生了比较严重的各种病害，有必要对康家石门子岩画的病害进行科学的分析、论证，并提出科学的防治对策。石门子岩画的病害是有多方面原因造成的，这些因素是互相综合影响产生的，因此要综合治理才能从根本上解除病害，达到比较好的治理效果。

（1）康家石门子岩画的主要病害是大气降水和裂隙的发育，因此工作的重点一是防排水，设置导水槽和排水槽；二是采取灌浆粘结裂隙，并且作旧，恢复原样。

（2）对于岩画的保护要加强管理，避免岩画受到人为破坏。

（3）对于露天石质文物保护而言，目前国内外还没有彻底解决的方法，所以康家石门子岩画病害的治理也不可能一次就能完全解决，而是今后分步骤地科学地进行保护。

[1]苏北海.新疆岩画[M].乌鲁木齐：新疆摄影出版社,1994.

[2]王炳华.康家石门子岩画透露的历史文化信息[J].文史知识,2010,(2):14-19.

[3]王爱军，胡学军，肖志强.新疆呼图壁康家石门子岩画探析[J]. 石河子大学学报(哲社版) ,2006，20(2):1-3.

[4]黄槐武,谢日万.广西宁明花山岩画的保护与防治研究[J].广西民族研究,2001,(1):91-94.

[5]张承志. 水淞现象对石窟文物的破坏机理[M].北京:文物出版社，1996.

[6]赵海英，李最雄，韩文峰，等.西北干旱区土遗址的主要病害及成因[J].岩石力学与工程学报,2003,22 (增2):2875-2880.

[7]中国文化遗产研究院.中国文物保护与修复技术[M].北京：科学出版社，2009.

[8]黄克忠.岩土文物建筑的保护[M].北京：中国建筑工业出版社.1998.

[9]王旭东.西北地区石窟与土建筑遗址保护研究的现状与任务[J].敦煌研究，2007,(5):6-11.

[10]李陇堂，吴玲娜.贺兰山岩画的保护与旅游资源开发初探[J].宁夏大学学报(自然科学版), 2001, 22 (4): 430-432.

[11]韩冬梅，郭广生，石志敏，等.化学加固材料在石质文物保护中的应用[J].文物保护与考古科学,1999,11(2):41-44.

[12]许成.贺兰山岩画的发现保护及学术地位[J].宁夏社会科学,2000,(6):72-77.

[13]范琛.略论岩画的实体保护[J].三峡论坛（三峡文学·理论版）,2010,(5):80-85.

[14]郭宏，韩汝玢,赵静,等.广西花山岩画颜料及其褪色病害的防治对策[J].文物保护与考古科学,2005,17 (4):7-14.

[15]杨绍涛，庞胜军，马启元.广西花山岩画保护技术现场试验部分初步研究[J].中国文物科学研究,2007,(3):61-66.